Chapter 9 Tektonik Lempeng dan Sumberdaya Alam PDF

Preview

Summary

Bab 9. Tektonik Lempeng dan Sumberdaya Alam 2018 9. TEKTONIK LEMPENG DAN SUMBERDAYA ALAM 9.1. PENDAHULUAN Pada hakekatnya ada hubungan antara tektonik lempeng dan sumberdaya alam yang terdapat dan tersebar di Bumi. Banyak sumberdaya bumi seperti energi, mineral dan tanah terkonsentrasi dekat batas l...

Description

Bab 9. Tektonik Lempeng dan Sumberdaya Alam

2018





9. TEKTONIK LEMPENG DAN SUMBERDAYA ALAM

9.1.

PENDAHULUAN Pada hakekatnya ada hubungan antara tektonik lempeng dan sumberdaya alam yang

terdapat dan tersebar di Bumi. Banyak sumberdaya bumi seperti energi, mineral dan tanah terkonsentrasi dekat batas lempeng masa lalu dan masa kini. Pelapukan batu-batuan volkanik membentuk tanah-tanah subur. Di daerah tropik, poduksi tanah subur setelah letusan gunung api, kesuburan tanah dapat dipercepat dalam 100 tahun dan peradaban awal terdapat di tanah-tanah subur di wilayah Laut Tengah – Yunani. Deposit bahan tambang seperti tembaga, emas, perak, timah, dan seng adalah berasosiasi dengan magma dalam akar dari gunung api yang mati, terletak di atas zona penunjaman, atau sepanjang celah gunung api di pematang ditengah samudera (mid-ocen ridges)dan hal ini menciptakan lingkungan yang ideal utk sirkulasi fluida hidrotermal yang kaya pada mineral bahan tambang. Produk minyak bumi dan gas alam dalam material yang tertimbun sangat dalam dan kemudian terurai sebagai material organik, terdapat di sisi-sisi barisan gunung api pada kedalaman sampai 5 km dari muka Bumi. Energi panasbumi yang berupa uap fluida geotermal dengan suhu sangat tinggi dipakai untuk menggerakkan turbin dan membangkitkan tenaga listrik, sedangkan fluida dengan suhu rendah menyediakan air panas untuk pemanasan ruang. Panas geotermal memanasi > 70% rumah-rumah di Islandia. Secara umum genesa bahan galian mencakup aspek-aspek

keterdapatan, proses pembentukan, komposisi, model (bentuk, ukuran, dimensi), kedudukan, dan faktor-faktor pengendali pengendapan bahan galian (geologic controls). Tujuan utama mempelajari genesa suatu endapan bahan galian adalah sebagai pegangan dalam menemukan dan mencari endapan-endapan baru, mengungkapkan sifatsifat fisik dan kimia endapan bahan galian, membantu dalam penentuan (penyusunan) model eksplorasi yang akan diterapkan, serta membantu dalam penentuan metoda penambangan dan pengolahan bahan galian tersebut. Endapan-endapan mineral yang muncul sesuai dengan bentuk asalnya disebut dengan endapan primer (hypogen). Jika mineral-mineral primer telah terubah melalui pelapukan atau proses-proses luar (superficial processes) disebut dengan endapan sekunder (supergen).

148

Copyright @2018 By Djauhari Noor

Bab 9. Tektonik Lempeng dan Sumberdaya Alam 9.2.

2018

KETERDAPATAN MINERAL BIJIH

Kerak bumi terdiri dari batuan-batuan beku, sedimen, dan metamorfik.Pengertian bijih adalah endapan bahan galian yang dapat diekstrak (diambil) mineral berharganya secara ekonomis, dan bijih dalam suatu endapan ini tergantung pada dua faktor utama, yaitu tingkat terkonsentrasi (kandungan logam berharga pada endapan), letak serta ukuran (dimensi) endapan tsb. Untuk mencapai kadar yang ekonomis, mineral-mineral bijih atau komponen bahan galian yang berharga terkonsentrasi secara alamiah pada kerak bumi sampai tingkat minimum yang tertentu tergantung pada jenis bijih atau mineralnya. Batuan merupakan suatu bentuk alami yang disusun oleh satu atau lebih mineral, dan kadang-kadang oleh material non-kristalin. Kebanyakan batuan merupakan heterogen (terbentuk dari beberapa tipe/jenis mineral), dan hanya beberapa yang merupakan homogen. Deret reaksi Bowen (deret pembentukan mineral pada batuan) telah dimodifikasi oleh Niggli, V.M. Goldshmidt, dan H. Schneiderhohn.Sedangkan proses pembentukan mineral berdasarkan komposisi kimiawi larutan konsentrasi suatu unsur/mineral), temperatur, dan tekanan pada kondisi kristalisasi dari magma induk telah dirancang oleh Niggli. Jika

pembentukan

endapan

mineral

dikelompokkan

menurut

proses

pembentukannya, maka salah satu pengklasifikasiannya adalah sebagai berikut : 1. Endapan yang terbentuk melalui proses konsentrasi kimia (suhu dan tekanan bervariasi) a.Dalam magma, oleh proses differensiasi § Endapan magmatik (segresi magma, magma cair); T 700-15000C; P sangat tinggi. § Endapan Pegmatit; T sedang-sangat tinggi; P sangat tinggi b.Dalam badan batuan. § Konsentrasi karena ada penambahan dari luar (epigenetik) § Asal bahan tergantung dari erupsi batuan beku § Oleh hembusan langsung bekuan (magma) - Dari efusif; sublimat; fumarol, T 100-6000C; P atmosfer-sedang - Dari intrusif, igneous metamorphic deposits; T 500-8000C, P sangat tinggi

149

Copyright @2018 By Djauhari Noor

Bab 9. Tektonik Lempeng dan Sumberdaya Alam

2018



§

Oleh penambahan air panas yang terisi bahan magma Endapan hipothermal; T 300-5000C, P sangat tinggi Endapan mesothermal; T 200-3000C, P sangat tinggi Endapan epithermal; T 50-2000C, P sangat tinggi Endapan telethermal; T rendah, P rendah Endapan xenothermal; T tinggi-sedang, P sedang-atmosfer

§

Konsentrasi bahan dalam badan batuan itu sendiri : Konsentrasi oleh metamorfosis dinamik dan regional, T s/d 4000C; P tinggi. Konsentrasi oleh air tanah dalam; T 0 - 1000C; P sedang Konsentrasi oleh lapukan batuan dan pelapukan residu dekat permukaan; T 0- 1000C; P sedang-atmosfer

c. Dalam masa air permukaan §

Oleh interaksi larutan; T 0-7000 C; P sedang - Reaksi anorganik - Reaksi organik

Oleh penguapan pelarut 2. Endapan-endapan yang dihasilkan melalui konsentrasi mekanis; T & P sedang. §

9.3. MANDALA METALOGENIK



Mandala Metalogenik atau Metallogenic Province memiliki pengertian suatu area yang

dicirikan oleh kumpulan endapan mineral yang khas, atau oleh satu atau lebih jenis-jenis karakteristik mineralisasi. Suatu mandala metalogenik mungkin memiliki lebih dari satu episode mineralisasi yang disebut dengan Metallogenic Epoch. Beberapa contoh mendala metalogenik antara lain; segregasi lokal dari kromium dan nikel di bagian yang paling dalam dari kerak samudera, dan pengendapan sulfida-sulfida masif dari tembaga dan besi di tempat-tempat yang panas, metal-bearing brine menuju samudra melalui zona regangan, endapan-endapan mineral magmatik-hidrotermal berhubungan dengan proses-proses subduksi. Tumbukan dan subduksi membentuk gununggunung yang besar seperti di Andes, yang mana endapan-endapan mineral dibentuk oleh diferensiasi magma. Contoh mendala metalogenik yang terdapat di Indonesia antara lain: mandala metalogenik Malaya (terdiri dari batuan beku asam dengan mineral berharga 150

Copyright @2018 By Djauhari Noor

Bab 9. Tektonik Lempeng dan Sumberdaya Alam

2018



kasiterit;mandala metalogenik Sunda (terdiri dari batuan intermediet dengan mineral berharga elektrum (Au, Ag); serta mandala metalogenik Sangihe-Talaut (terdiri dari batuan ultrabasa dengan mineral berharga nikel). 9.4.

PROSES PEMBENTUKAN ENDAPAN MINERAL PRIMER

Pembentukan bijih primer secara garis besar dapat diklasifikasikan menjadi lima jenis endapan, yaitu : a. Fase Magmatik Cair b. Fase Pegmatitik c. Fase Pneumatolitik d. Fase Hidrothermal e. Fase Vulkanik a. Fase Magmatik Cair (Liquid Magmatic Phase) Liquid magmatic phase adalah suatu fase pembentukan mineral, dimana mineral terbentuk langsung pada magma (differensiasi magma), misalnya dengan cara gravitational settling. Mineral yang banyak terbentuk dengan cara ini adalah kromit, titamagnetit, dan petlandit. Fase magmatik cair ini dapat dibagi atas : 1. Komponen batuan, mineral yang terbentuk akan tersebar merata diseluruh masa batuan. Contoh intan dan platina. 2. Segregasi, mineral yang terbentuk tidak tersebar merata, tetapi hanya kurang terkonsentrasi di dalam batuan. 3. Injeksi, mineral yang terbentuk tidak lagi terletak di dalam magma (batuan beku), tetapi telah terdorong keluar dari magma. b. Fase Pegmatitik (Pegmatitic Phase) Pegmatit adalah batuan beku yang terbentuk dari hasil injeksi magma. Sebagai akibat kristalisasi pada magmatik awal dan tekanan disekeliling magma, maka cairan residual yang mobile akan terinjeksi dan menerobos batuan disekelilingnya sebagai dyke, sill, dan stockwork. Kristal dari pegmatit akan berukuran besar, karena tidak adanya kontras tekanan dan temperatur antara magma dengan batuan disekelilingnya, sehingga pembekuan berjalan dengan lambat. Mineral-mineral pegmatit antara lain : logam-logam ringan (Li-silikat, Besilikat (BeAl-silikat), Al-rich silikat), logam-logam berat (Sn, Au, W, dan Mo), unsur-unsur

151

Copyright @2018 By Djauhari Noor

Bab 9. Tektonik Lempeng dan Sumberdaya Alam

2018



jarang (Niobium, Iodium (Y), Ce, Zr, La, Tantalum, Th, U, Ti), batuan mulia (ruby, sapphire, beryl, topaz, turmalin rose, rose quartz, smoky quartz, rock crystal). 1. Vesiculation, Magma yang mengandung unsur-unsur volatile seperti air (H2O), karbon dioksida (CO2), sulfur dioksida (SO2), sulfur (S) dan klorin (Cl). Pada saat magma naik kepermukaan bumi, unsur-unsur ini membentuk gelombang gas, seperti buih pada air soda. Gelombang (buih) cenderung naik dan membawa serta unsur-unsur yang lebih volatile seperti sodium dan potasium. 2. Diffusion, Pada proses ini terjadi pertukaran material dari magma dengan material dari batuan yang mengelilingi reservoir magma, dengan proses yang sangat lambat. Proses diffusi tidak seselektif proses-proses mekanisme differensiasi magma yang lain. Walaupun demikian, proses diffusi dapat menjadi sama efektifnya, jika magma diaduk oleh suatu pencaran (convection) dan disirkulasi dekat dinding dimana magma dapat kehilangan beberapa unsurnya dan mendapatkan unsur yang lain dari dinding reservoar. 3. Flotation, Kristal-kristal ringan yang mengandung sodium dan potasium cenderung untuk memperkaya magma yang terletak pada bagian atas reservoar dengan unsur-unsur sodium dan potasium. 4. Gravitational Settling, Mineral-mineral berat yang mengandung kalsium, magnesium dan besi, cenderung memperkaya resevoir magma yang terletak disebelah bawah reservoir dengan unsur-unsur tersebut. Proses ini mungkin menghasilkan kristal badan bijih dalam bentuk perlapisan. Lapisan paling bawah diperkaya dengan mineral-mineral yang lebih berat seperti mineral-mineral silikat dan lapisan diatasnya diperkaya dengan mineral-mineral silikat yang lebih ringan. 5. Assimilation of Wall Rock, Selama emplacement magma, batu yang jatuh dari dinding reservoir akan bergabung dengan magma. Batuan ini bereaksi dengan magma atau secara sempurna terlarut dalam magma, sehingga merubah komposisi magma. Jika batuan dinding kaya akan sodium, potasium dan silikon, magma akan berubah menjadu komposisi granitik. Jika batuan dinding kaya akan kalsium, magnesium dan besi, magma akan berubah menjadi berkomposisi gabroik. 6. Thick Horizontal Sill, Secara umum bentuk ini memperlihatkan proses differensiasi magmatik asli yang membeku karena kontak dengan dinding reservoirl Jika bagian sebelah dalam memebeku, terjadi Crystal Settling dan menghasilkan lapisan, dimana mineral silikat yang lebih berat terletak pada lapisan dasar dan mineral silikat yang lebih ringan. 152

Copyright @2018 By Djauhari Noor

Bab 9. Tektonik Lempeng dan Sumberdaya Alam

2018



c. Fase Pneumatolitik (Pneumatolitik Phase) Pneumatolitik adalah proses reaksi kimia dari gas dan cairan dari magma dalam lingkungan yang dekat dengan magma. Dari sudut geologi, ini disebut kontakmetamorfisme, karena adanya gejala kontak antara batuan yang lebih tua dengan magma yang lebih muda. Mineral kontak ini dapat terjadi bila uap panas dengan temperatur tinggi dari magma kontak dengan batuan dinding yang reaktif. Mineral-mineral kontak yang terbentuk antara lain: wolastonit (CaSiO3), amphibol, kuarsa, epidot, garnet, vesuvianit, tremolit, topaz, aktinolit, turmalin, diopsit, dan skarn. Gejala kontak metamorfisme tampak dengan adanya perubahan pada tepi batuan beku intrusi dan terutama pada batuan yang diintrusi, yaitu: baking (pemanggangan) dan hardening (pengerasan). Igneous metamorfism ialah segala jenis pengubahan (alterasi) yang berhubungan dengan penerobosan batuan beku. Batuan yang diterobos oleh masa batuan pada umumnya akan ter-rekristalisasi, terubah (altered), dan tergantikan (replaced). Perubahan ini disebabkan oleh panas dan fluida-fluida yang memencar atau diaktifkan oleh terobosan tadi. Oleh karena itu endapan ini tergolong pada metamorfisme kontak. Proses pneomatolitis ini lebih menekankan peranan temperatur dari aktivitas uap air. Pirometamorfisme menekankan hanya pada pengaruh temperatur sedangkan pirometasomatisme pada reaksi penggantian (replacement), dan metamorfisme kontak pada sekitar kontak. Letak terjadinya proses umumnya di kedalaman bumi, pada lingkungan tekanan dan temperatur tinggi. Mineral bijih pada endapan kontak metasomatisme umumnya sulfida sederhana dan oksida misalnya spalerit, galena, kalkopirit, bornit, dan beberapa molibdenit. Sedikit endapan jenis ini yang betul-betul tanpa adanya besi, pada umumnya akan banyak sekali berisi pirit atau bahkan magnetit dan hematit. Scheelit juga terdapat dalam endapan jenis ini (Singkep-Indonesia). d. Fase Hidrothermal (Hydrothermal Phase) Hidrothermal adalah larutan sisa magma yang bersifat "aqueous" sebagai hasil differensiasi magma. Hidrothermal ini kaya akan logam-logam yang relatif ringan, dan merupakan sumber terbesar (90%) dari proses pembentukan endapan. Berdasarkan cara pembentukan endapan, dikenal dua macam endapan hidrothermal, yaitu : 1.

Cavity filing, mengisi lubang-lubang (opening-opening) yang sudah ada di dalam batuan. 153



Copyright @2018 By Djauhari Noor

Bab 9. Tektonik Lempeng dan Sumberdaya Alam

2018



2.

Metasomatisme, mengganti unsur-unsur yang telah ada dalam batuan dengan unsurunsur baru dari larutan hidrothermal. Berdasarkan cara pembentukan endapan, dikenal beberapa jenis endapan

hidrothermal, antara lain Ephithermal (T 1000-2000C), Mesothermal (T 1500-3500C), dan Hipothermal (T 3000-5000C). Setiap tipe endapan hidrothermal diatas selalu membawa mineral-mineral yang tertentu (spesifik), berikut altersi yang ditimbulkan barbagai macam batuan dinding. Tetapi minera-mineral seperti pirit (FeS2), kuarsa (SiO2), kalkopirit (CuFeS2), florida-florida hampir selalu terdapat dalam ke tiga tipe endapan hidrothermal. Paragenesis endapan hipothermal dan mineral gangue adalah : emas (Au), magnetit (Fe3O4), hematit (Fe2O3), kalkopirit (CuFeS2), arsenopirit (FeAsS), pirrotit (FeS), galena (PbS), pentlandit (NiS), wolframit : Fe (Mn)WO4, Scheelit (CaWO4), kasiterit (SnO2), Mo-sulfida (MoS2), Ni-Co sulfida, nikkelit (NiAs), spalerit (ZnS), dengan mineral-mineral gangue antara lain: topaz, feldspar-feldspar, kuarsa, tourmalin, silikat-silikat, karbonat-karbonat. Sedangkan paragenesis endapan mesothermal dan mineral gangue adalah : stanite (Sn, Cu) sulfida, sulfida-sulfida : spalerit, enargit (Cu3AsS4), Cu sulfida, Sb sulfida, stibnit (Sb2S3), tetrahedrit (Cu,Fe)12Sb4S13, bornit (Cu2S), galena (PbS), dan kalkopirit (CuFeS2), dengan mineral-mineral ganguenya : kabonat-karbonat, kuarsa, dan pirit. Paragenesis endapan ephitermal dan mineral ganguenya adalah : native cooper (Cu), argentit (AgS), golongan Ag-Pb kompleks sulfida, markasit (FeS2), pirit (FeS2), cinabar (HgS), realgar (AsS), antimonit (Sb2S3), stannit (CuFeSn), dengan mineral-mineral ganguenya : kalsedon (SiO2), Mg karbonat-karbonat, rhodokrosit (MnCO3), barit (BaSO4), zeolit (Alsilikat). e. Fase Vulkanik (Vulkanik Phase) Endapan phase vulkanik merupakan produk akhir dari proses pembentukkan bijih secara primer. Sebagai hasil kegiatan phase vulkanis adalah : 1. Lava flow 2. Ekshalasi 3. Mata air panas Ekshalasi dibagi menjadi: fumarol (terutama terdiri dari uap air H2O), solfatar (berbentuk gas SO2), mofette (berbentuk gas CO2), saffroni (berbentuk baron). Bentuk (komposisi kimia) dari mata air panas adalah air klorida, air sulfat, air karbonat, air silikat, air nitrat, dan air fosfat. 154

Copyright @2018 By Djauhari Noor

Bab 9. Tektonik Lempeng dan Sumberdaya Alam

2018



Jika dilihat dari segi ekonomisnya, maka endapan ekonomis dari phase vulkanik adalah: belerang (kristal belerang dan lumpur belerang), oksida besi (misalnya hematit, Fe2O3). Sulfida masif volkanogenik berhubungan dengan vulkanisme bawah laut, sebagai contoh endapan tembaga-timbal-seng Kuroko di Jepang, dan sebagian besar endapan logam dasar di Kanada. Dari kelima jenis fase endapan di atas akan menghasilkan sifat-sifat endapan yang berbeda-beda, yaitu yang berhubungan dengan : 1. Kristalisasi magmanya 2. Jarak endapan mineral dengan asal magma a. intra-magmatic, bila endapan terletak di dalam daerah batuan beku b. peri-magmatic, bila endapan terletak di luar (dekat batas) batuan beku c. crypto-magmatic, bila hubungan antara endapan dan batuan beku tidak jelas d. apo-magmatic, bila letak endapan tidak terlalu jauh terpisah dari batuan beku e. tele-magmatic, bila disekitar endapan mineral tidak terlihat (terdapat) batuan beku 3. Bagaimana cara pengendapan terjadi a. terbentuk karena kristalisasi magma atau di dalam magma b. terbentuk pada lubang-lubang yang telah ada c. metosomatisme (replacement) yaitu: reaksi kimia antara batuan yang telah ada dengan larutan pembawa bijih. 4. Bentuk endapan, masif, stockwork, urat, atau perlapisan 5. Waktu terbentuknya endapan a. syngenetic, jika endapan terbentuk bersamaan waktunya dengan pembentukan batuan b. epigenetic, jika endapan terbentuk tidak bersamaan waktunya dengan pembentukan batuan. 9.5.

BEBERAPA ENDAPAN MINERAL YANG PENTING



1.

Endapan mineral yang berhubungan dengan proses-proses magmatik

Tergantung pada kedalaman dan temperatur pengendapan, mineral-mineral dan asosiasi elemen yang berbeda sangat besar, sebagai contoh oksida-oksida timah dan tungsten di kedalaman zona-zona bertemperatur tinggi; sulfida-sulfida tembaga, molibdenum, timbal, dan seng dalam zona intermediet; sulfida-sulfida atau sulfosalt perak 155

Copyright @2018 By Djauhari Noor

Bab 9. Tektonik Lempeng dan Sumberdaya Alam

2018



dan emas natif di dekat permukaan pada zona temperatur rendah. Mineral-mineral dapat mengalami disseminated dengan baik antara silikat-silikat, atau terkonsentrasi dalam rekahan yang baik dalam batuan beku, sebagai contoh endapan tembaga porfiri Bingham di Utah. Batugamping di dekat intrusi bereaksi dengan larutan hidrotermal dan sebagian digantikan oleh mineral-mineral tungsten, tembaga, timbal dan seng (dalam kontak metasomatik atau endapan skarn). Jika larutan bergerak melalui rekahan yang terbuka dan logam-logam mengendap di dalamnya (urat emas-kuarsa-alunit epithermal), sehingga terbentuk cebakan tembaga, timbal, seng, perak, dan emas Larutan hidrotermal yang membawa logam dapat juga bermigrasi secara lateral menuju batuan yang permeabel atau reaktif secara kimia membentuk endapan blanket- shaped sulfida, atau bahkan mencapai permukaan dan mengendapkan emas, perak, dan air raksa dalam pusat mata air panas silikaan atau karbonatan, seperti kadar emas tinggi yang terdapat dalam beberapa lapangan geotermal aktif di New Zealand. Jika larutan volkanik yang membawa logam memasuki lingkungan laut, maka akan terbentuk kumpulan sedimenvolkanik dari tembaga- timbal-seng. 2.

Endapan mineral yang berhubungan dengan proses sedimentasi Erosi benua dan pengisian cekungan sedimen di samudera memerlukan siklus

geologi dan kimia yang dapat berhubungan dengan formasi dari jenis endapan mineral selama pelapukan, perombakan menjadi unsur-unsur pokok berupa fragmental (sebagai contoh kwarsa atau kadang-kadang emas atau mineral-mineral berat), dan menjadi elemenelemen yang larut secara kimiawi (sebagai contoh adalah kalsium, sodium, atau elemenelemen metalik pembentuk bijih yang potensial seperti besi, tembaga, timbal, dan seng). Unsur-unsur pokok fragmental tertransportasi oleh air permukaan diendapkan seb...